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1、第七讲斜梁桥的基本概念及特点第七讲斜梁桥的基本概念及特点1.斜梁桥的基本概念斜梁桥的基本概念2.斜梁桥的分类斜梁桥的分类3.斜梁桥的特点斜梁桥的特点内容简介内容简介湖南大学土木工程学院桥梁工程系湖南大学土木工程学院桥梁工程系11. 斜梁桥的基本概念 在高等级公路上的中、小型桥梁，往往为了服从线路的走向，而将桥梁的中轴线与水流的方向设计成斜交的，工程上将这样布置的桥梁称为斜梁桥。定义：支承线定义：支承线与桥梁轴线不成直角桥梁轴线不成直角的梁式结构通常称为斜梁结构，包括斜肋板式结构、斜梁格子和斜箱梁结构等形式。湖南大学土木工程学院桥梁工程系湖南大学土木工程学院桥梁工程系2桥梁工程桥梁工程教材中定义
2、：教材中定义： 斜度：斜度：将桥梁中轴线与支承线构成的小于90度的夹角称为斜度； 斜交角：斜交角：中轴线的垂线（法线）与支承线的夹角称为斜交角。湖南大学土木工程学院桥梁工程系湖南大学土木工程学院桥梁工程系32. 斜梁桥的分类及其示例 斜梁桥按其截面形式来分可分为：1）斜板桥 空心板 实心板 2）斜肋梁桥 T型，最大跨径可达40米（早期在连续斜梁及单跨斜梁中应用较多）； 工字型（近年来应用较多，主要是与T梁相比，少了顶板翼缘，吊装重量减轻，最大跨度达50米。）； 3）斜箱梁桥（截面抗扭刚度大，适应于斜梁桥的受力特点） 单箱单室； 单箱多室（实际工程应用中居多）。 湖南大学土木工程学院桥梁工程系湖
3、南大学土木工程学院桥梁工程系4图2 斜梁桥截面形式及连续斜箱梁示例（教材191页）湖南大学土木工程学院桥梁工程系湖南大学土木工程学院桥梁工程系53. 斜梁桥的特点3.1 斜梁桥的力学特点斜梁桥的力学特点斜梁桥的力学特点与正交桥有很大区别，与曲线梁桥有许多相似之处。1）弯扭耦合弯扭耦合 如图3所示的单跨斜梁桥，根据已有文献研究可知，其14号支座的反力分别为：式中，Qa、Qb分别为左右端梁剪力，数值上为各反力的代数和，即湖南大学土木工程学院桥梁工程系湖南大学土木工程学院桥梁工程系6Ta、Tb分别为左右端梁扭矩，即式中：k主梁的弯扭刚度比，k=EI/GJ； EI 主梁抗弯刚度； GJ 主梁抗扭刚度；
4、 l 计算跨径； 集中荷载P作用的相对位置。于是可得主梁的内力： 为所求内力的截面位置X1与l的比值。湖南大学土木工程学院桥梁工程系湖南大学土木工程学院桥梁工程系7 当集中力作用在梁轴线上时，除了产生弯矩外，还产生扭矩。这与直线桥 是不同的。2）反力分布反力分布钝角反力大于锐角反力，两者之间的反力差与斜度、弯扭刚度比k有关；斜交角越大，两者的反力差越大；弯扭刚度比k越小，二者反力差越小。锐角处的反力较小，甚至可能出现负反力。3）跨中弯矩折减）跨中弯矩折减 斜梁桥弯扭耦合的直接后果是跨中弯矩的折减，即相对正交简支梁而言，它的弯矩要小。斜交角越大，弯矩折减也越大；弯扭刚度比越大，弯矩折减也越大。湖
5、南大学土木工程学院桥梁工程系湖南大学土木工程学院桥梁工程系84）平面内位移）平面内位移 与弯桥一样，在外界因素发生变化时，斜桥在各支承处将产生变位，并且会产生以一旋转力矩，从而引起斜桥的“爬行”，导致斜桥在其平面内的转动与平移。5）斜交角的影响）斜交角的影响 斜度是斜梁桥中最重要的一个指标，其大小将影响斜梁桥的弯矩折减、反力分布。随着斜交角的减小，跨中弯矩会减小并且抗扭刚度越大，对斜交角的变化越敏感，主梁弯矩减小的越多，横向弯矩就增加的越多6）弯扭刚度比）弯扭刚度比k 斜度一定时，k越小，反力分布越不均匀，弯扭耦合效应越明显。 在满足竖向抗弯刚度的前提下，k越大越好（与曲线桥的弯扭耦合效应相反
6、）。湖南大学土木工程学院桥梁工程系湖南大学土木工程学院桥梁工程系93.3. 斜梁桥的构造特点斜梁桥的构造特点）不设刚性支承横隔梁，而在车道板边缘设置边肋；）加大主梁间距，使车道板相对做的比较柔；）主梁采用抗扭刚度小的薄腹板；）锐角处的边梁设水平移动和转动支座；）在横向固定支座上的腹板，设加劲肋加强，使车道板产生的水平力可靠地传递到固定支座上湖南大学土木工程学院桥梁工程系湖南大学土木工程学院桥梁工程系103. 斜板桥的受力特点斜板桥的受力特点见教材190页的图式。1）支承边反力）支承边反力支承边反力分布不均匀，以钝角处反力为最大，以锐角处反力为最小，甚至可能出现负反力，使锐角向上翘。2）跨中主弯
7、矩跨中主弯矩 当B/L较大时，中心处的主弯矩方向接近与支承边正交； 在斜板的两侧，则主弯矩方向接近平行自由边； 弯矩值沿板宽的方向分布不均匀。ABCD图5 斜板桥受力示意图湖南大学土木工程学院桥梁工程系湖南大学土木工程学院桥梁工程系113）钝角负弯矩钝角负弯矩 在钝角处产生负弯矩，该值有时大于跨中正弯矩，其弯矩主方向接近与钝角的二等分线相正交。4）横向弯矩横向弯矩 斜板桥由于弯扭耦合作用而导致最大纵向弯矩比同等跨径的直桥要小，但横向弯矩却比同等跨径的直桥大得多，并且沿自由边的横向弯矩还可能出现反号，靠近锐角处为正，靠近钝角处为负。5）扭矩扭矩 参考教材的192页中的图2-7-5图。扭矩分布比较
8、复杂，在设计实践中建议进行有限元的分析。湖南大学土木工程学院桥梁工程系湖南大学土木工程学院桥梁工程系123.3 斜板桥的配筋特点斜板桥的配筋特点1）主钢筋 根据斜交角的大小，主钢筋有两种布置方式。 a）斜交角小于15度时，斜板的受力与正交板相近，主筋可平行于桥纵 轴线方向布置； b）斜交角大于15度时，按图2-7-7方式赔筋。2）湖南大学土木工程学院桥梁工程系湖南大学土木工程学院桥梁工程系134. 斜梁桥的构造特点 支座设置特点；支座设置特点； 上下部结构必须构成有利于抵抗弯扭剪复合作用的特点； 构造上必须适应纵横向平面位移及转动的特点； 桥型布置上适应不同斜度的特点； 多梁式桥中各主梁的长度
9、可能不同的特点； 主梁梁端横梁（隔板）构造特点、横梁设置特点等。主梁梁端横梁（隔板）构造特点、横梁设置特点等。湖南大学土木工程学院桥梁工程系湖南大学土木工程学院桥梁工程系144.1 支座设置特点支座设置特点 根据支座布置的不同，斜梁桥的受力特性也差别很大。具体而言可分为如下几类：1）单跨斜梁桥单跨斜梁桥湖南大学土木工程学院桥梁工程系湖南大学土木工程学院桥梁工程系152）连续斜梁桥连续斜梁桥A型：全桥各个墩上均布置双支座（见图2-7-13）； 优点：这种布置方式对于抵抗上部结构的偏载扭矩十分有利，也是 在高速公路上常采用的方法。 缺点：支座数量较多； 一般采用斜置的双柱式墩，不利于桥下的美观，特别是城市 桥梁，若采用独柱墩，则要求具有较强的斜向抗弯刚度。B型：两端为抗扭支座，中间墩均为点铰支座； 优点：中间墩可采用独柱墩，美观； 减小阻水面积（若修在河中） 缺点：抵抗上部结构的抗扭不利，一般应用于跨数不多（34 跨）、桥长不大和桥不太宽的场合。湖南大学土木工程学院桥梁工程系湖南大学土木工程学院桥梁工程系16混合型： 部分中墩为单点铰支座，其余均为抗扭双支座。 该类型结合了A、B型的优点，实际工程中应用较多。湖南大学土木工程学院桥梁工程系湖南大学土木工程学院桥梁工程系17
